CN108892396A - 一种用于生产高表面质量smc用玻璃纤维的浸润剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于生产高表面质量SMC用玻璃纤维的浸润剂，包括PH值调节剂、偶联剂、润滑剂、聚醋酸乙烯酯乳液、环氧乳液、聚氨酯乳液、抗静电剂以及去离子水，浸润剂的固定质量占浸润剂的总质量的8～12％，余量为水，其中，所述浸润剂中各组分的固体质量占浸润剂固体总质量的百分比如下：PH值调节剂0.1～0.5％；偶联剂0.2～1.0％；润滑剂0.1～1％；聚醋酸乙烯酯乳液3～12％；环氧乳液1～5％；聚氨酯乳液1～5％；抗静电剂0.01～0.30％。本发明公开的浸润剂具有表面性能佳，玻纤流动性好，强度高的优点。

Description

一种用于生产高表面质量SMC用玻璃纤维的浸润剂

技术领域

本发明涉及玻纤加工技术领域，具体涉及一种用于生产高表面质量SMC用玻璃纤维的浸润剂。

背景技术

SMC主要指片状模塑料，主要原料由SMC专用玻璃纤维纱、不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂，填料及各种助剂组成。它在二十世纪六十年代初首先出现在欧洲，在1965年左右，美、日相继发展了这种工艺。我国于80年代末，引进了国外先进的SMC生产线和生产工艺。SMC具有优越的电气性能，耐腐蚀性能，质轻及工程设计容易、灵活等优点，其机械性能可以与部分金属材料相媲美，因而广泛应用于运输车辆、建筑、电子/电气等行业中。

SMC模压片材的生产及制品成型过程如下：玻璃纤维合股无捻粗纱经过PVC管道喂入短切机，切断成25或者50mm长短切纤维分散沉降平铺于预先均匀涂覆了不饱和聚酯树脂糊的PE膜上，然后在其上覆盖一层涂覆了树脂糊的PE膜，形成一种“三明治”结构，然后通过压辊挤压，树脂糊和玻璃纤维形成充分融合和浸渍，最后收成卷装。通过烘房完成熟化过程。生产的片材不粘手，之后根据制品和模具的要求将其裁剪成一定尺寸，去除两面PE膜，放入模压机中进行加热加压成型为制品。

SMC制品逐渐融入人们的生活各个角落，主要分为结构级产品和表面级产品，前者主要应用于有较高强度要求的结构件，后者主要用于装饰件，随着生活水平的提高，人们对于消费品的外观审美有了较高要求，极佳的着色，表面光滑颜色均一，厚薄均匀，内外一致等等对于产品提出了新的要求。

目前普通的结构级SMC用纱能够满足一般制品对强度的要求，但是表面性能不佳，玻纤流动性好但是开纤差，容易在制品表面形成较为明显的丝痕，影响外观审美。房屋装饰用天花板材料大部分属于SMC模压制品，具有薄壁、易着色和表面颜色均一等特点，传统的SMC浸润剂不能够满足其要求，表面性能差。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种表面性能佳，玻纤流动性好，强度高的用于生产高表面质量SMC用玻璃纤维的浸润剂。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种用于生产高表面质量SMC用玻璃纤维的浸润剂，包括PH值调节剂、偶联剂、润滑剂、聚醋酸乙烯酯乳液、环氧乳液、聚氨酯乳液、抗静电剂以及去离子水，浸润剂的固定质量占浸润剂的总质量的8～12％，余量为水，其中，所述浸润剂中各组分的固体质量占浸润剂固体总质量的百分比如下：

其中，所述水包括PH值调节剂、偶联剂、润滑剂、聚醋酸乙烯酯乳液、环氧乳液、聚氨酯乳液、抗静电剂自身带的水以及所述去离子水，所述去离子水占浸润剂质量的80～85％。所述偶联剂包括偶联剂A和偶联剂B中的一种或者两种组合，偶联剂A为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，偶联剂B为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷；所述偶联剂A和偶联剂B同时使用时，其质量比为7:1～1:1。所述润滑剂包括润滑剂A和润滑剂B中的一种或者两种组合，所述润滑剂A为硅氧烷类润滑剂，所述润滑剂B为聚乙二醇非离子表面活性剂，所述润滑剂A和润滑剂B同时使用时，其质量比为1:1～1:4。所述聚醋酸乙烯酯乳液使用速溶型醋酸乙烯和交联型醋酸乙烯两种乳液进行复配，其中速溶型醋酸乙烯和交联型醋酸乙烯的质量比为2:5。所述环氧乳液为环氧当量在500～800，双酚A改性环氧乳液。所述聚氨酯乳液为线性聚酯类型乳液。所述PH值调节剂为冰醋酸、柠檬酸、硼酸中的一种。所述抗静电剂为阳离子季铵盐类化合物、氯化锂或者硝酸锂中的一种。所述PH值调节剂调节浸润剂的PH范围为3-6。

本发明具有以下优点：

1、本发明研究了浸润剂配方中硅烷偶联剂的组成，采用了多种偶联剂与本发明的成膜剂，其它助剂相互配合，玻璃纤维丝束集束性得到明显提高，流动性好，制品强度高。

2、本发明使用的成膜剂选用聚醋酸乙烯酯乳液(高交联型和速溶型)、环氧乳液以及聚氨酯乳液四种组分进行复配，并研究了合适的配比含量，明显改善玻璃纤维的流动性、开纤性以及集束性，制品表面性能佳。

3、本发明提供的浸润剂选择了合适的偶联剂、润滑剂、成膜剂及pH值调节剂、抗静电剂等组分及其配比，制得的SMC片材在模压过程中玻纤分布均匀，玻纤与与树脂的相容性好，具有优异的开纤性能，制品表面质量高。

4、偶联剂，又称架桥剂，可起到玻璃纤维与基体树脂间的偶联作用，一方面可减少玻璃纤维在拉丝过程中的受损程度，另一方面还是影响玻璃纤维强度以及复合制品强度的关键。偶联剂选择γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或者两种，与本申请提供的润滑剂相配合，能够有效提高玻璃纤维与树脂的相容性，显著提高产品强度。本申请选择合适的配比范围，可以避免产品变硬，提高浸透速度。

5、润滑剂，主要是为了保证玻璃纤维在拉丝、后处理以及使用等过程的润滑效果。润滑剂含量过少则达不到润滑效果，过多会影响原丝之间的粘结性，降低纱线的硬挺性以至于会影响在基体树脂中的浸透和相容性，造成对最终复合材料的机械性能有负面影响，本发明润滑剂的固体含量占浸润剂固体总量的0.1～1％，可以有效避免负面影响，提高润滑效果，提高表面质量。

6、本发明采用的聚醋酸乙烯酯乳液和环氧乳液的比例，可以避免纱线变硬，有利于提高玻璃纤维的浸透速度。进一步地，采用聚醋酸乙烯酯乳液使用速溶型醋酸乙烯和交联型醋酸乙烯两种乳液进行复配，可满足浸润剂的涂覆要求。

7、本发明采用酸作为pH值调节剂，可选用冰醋酸、柠檬酸、硼酸中的一种或多种，主要起调节浸润剂pH值的作用。pH值调节剂的固体质量占浸润剂固体总质量的0.1～0.5％。浸润剂中偶联剂的水解与分散需要在一定的pH环境下，为了满足分散要求，本发明的浸润剂需控制为偏酸性环境，其pH值为3～6。

8、本发明中的水主要起到分散浸润剂中各组分的作用，浸润剂的固体质量占浸润剂总质量的8～12％，剩余质量则为水，优选为去离子水。

具体实施方式

本发明实施例：

具体实施时，一种用于生产高表面质量SMC用玻璃纤维的浸润剂，包括PH值调节剂、偶联剂、润滑剂、聚醋酸乙烯酯乳液、环氧乳液、聚氨酯乳液、抗静电剂以及去离子水，浸润剂的固定质量占浸润剂的总质量的8～12％，余量为水，其中，所述浸润剂中各组分的固体质量占浸润剂固体总质量的百分比如下：

其中，所述水包括PH值调节剂、偶联剂、润滑剂、聚醋酸乙烯酯乳液、环氧乳液、聚氨酯乳液、抗静电剂自身带的水以及所述去离子水，所述去离子水占浸润剂质量的80～85％。所述偶联剂包括偶联剂A和偶联剂B中的一种或者两种组合，偶联剂A为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，偶联剂B为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷；所述偶联剂A和偶联剂B同时使用时，其质量比为7:1～1:1。所述润滑剂包括润滑剂A和润滑剂B中的一种或者两种组合，所述润滑剂A为硅氧烷类润滑剂，所述润滑剂B为聚乙二醇非离子表面活性剂，所述润滑剂A和润滑剂B同时使用时，其质量比为1:1～1:4。所述聚醋酸乙烯酯乳液使用速溶型醋酸乙烯和交联型醋酸乙烯两种乳液进行复配，其中速溶型醋酸乙烯和交联型醋酸乙烯的质量比为2:5。所述环氧乳液为环氧当量在500～800，双酚A改性环氧乳液。所述聚氨酯乳液为线性聚酯类型乳液。所述PH值调节剂为冰醋酸、柠檬酸、硼酸中的一种。所述抗静电剂为阳离子季铵盐类化合物、氯化锂或者硝酸锂中的一种。所述PH值调节剂调节浸润剂的PH范围为3-6。

表1为浸润剂具体实施例列表：

表1示出了浸润剂中各组分质量占浸润剂总质量的百分比值，各组分对应的数值为质量百分比％。

对比实施例

为了进一步说明本发明的有益效果，选择目前常用的SMC用浸润剂作为对比实施例，该浸润剂中各组分的含量以质量百分比表示如下：

偶联剂：0.60％；

润滑剂：0.28％；

抗静电剂：0.05％；

成膜剂1：10.0％；

成膜剂2：2.5％；

成膜剂3：6.0％；

pH值调节剂：0.2％；

去离子水：80.37％；

其中，偶联剂为γ-氨基丙三乙氧基硅烷；润滑剂为聚乙二醇硬脂酸脂；抗静电剂为氯化锂，成膜剂1为高交联度聚醋酸乙烯酯乳液；成膜剂2为低分子量环氧乳液；成膜剂3为一种非离子型聚氨酯乳液；pH值调节剂为冰醋酸。

测试例

将本发明具体实施例与对比实施例应用于玻璃纤维的生产，并将对应的玻璃纤维应用于玻璃纤维复合材料的制备，例如天花板用SMC制品的制备，对其机械性能以及最终得到的天花板用SMC制品的外观性能进行测试。结果如下：

表2不同浸润剂所制玻璃纤维性能测试结果

实施例1-实施例6均为本发明具体实施例。从上述测试例我们可以看出，使用本发明提供的浸润剂制得的玻璃纤维增强SMC制品性能和表面质量更佳，具体体现在玻纤的集束性以及复合制品的机械性能与外观性能等方面：

在毛羽量对比方面，实施例1～实施例6的平均毛羽量为9.68mg/kg，与对比实施例的毛羽15.88mg/kg相比，毛羽量降低了39.04％，说明该浸润剂大大提高了玻璃纤维纱束的耐磨性和集束性。

在复合材料玻璃钢的机械性能测试方面，实施例1～实施例6的平均参数分别为：平均拉伸强度为113.91MPa，平均弯曲强度为183.54MPa，平均无缺口冲击强度为61.39MPa，与对比实施例相比，平均拉伸强度提升了5.47％，平均弯曲强度提升了10.80％，平均无缺口冲击强度提升了15.91％。

在天花板用SMC制品的外观方面，可观察对比实施例制品表面和边框部分，玻纤露在制品表面，玻纤丝束痕迹非常明显，分布不均匀。与对比实施例相比，本发明模压得到的SMC制品边缘无玻纤外露，分布均匀，产品表面光滑平整，仅部分实施例所制产品表面由少许玻纤痕迹，整体外观性能良好。

综上，本发明提供的浸润剂具有以下有益效果：

1、本发明研究了浸润剂配方中硅烷偶联剂的组成，采用了多种偶联剂与本发明的成膜剂，其它助剂相互配合，玻璃纤维丝束集束性得到明显提高，流动性好，制品强度高。

2、本发明使用的成膜剂选用聚醋酸乙烯酯乳液(高交联型和速溶型)、环氧乳液以及聚氨酯乳液四种组分进行复配，并研究了合适的配比含量，明显改善玻璃纤维的流动性、开纤性以及集束性，制品表面性能佳。

3、本发明提供的浸润剂选择了合适的偶联剂、润滑剂、成膜剂及pH值调节剂、抗静电剂等组分及其配比，制得的SMC片材在模压过程中玻纤分布均匀，玻纤与与树脂的相容性好，具有优异的开纤性能，制品表面质量高。

4、偶联剂，又称架桥剂，可起到玻璃纤维与基体树脂间的偶联作用，一方面可减少玻璃纤维在拉丝过程中的受损程度，另一方面还是影响玻璃纤维强度以及复合制品强度的关键。偶联剂选择γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或者两种，与本申请提供的润滑剂相配合，能够有效提高玻璃纤维与树脂的相容性，显著提高产品强度。本申请选择合适的配比范围，可以避免产品变硬，提高浸透速度。

5、润滑剂，主要是为了保证玻璃纤维在拉丝、后处理以及使用等过程的润滑效果。润滑剂含量过少则达不到润滑效果，过多会影响原丝之间的粘结性，降低纱线的硬挺性以至于会影响在基体树脂中的浸透和相容性，造成对最终复合材料的机械性能有负面影响，本发明润滑剂的固体含量占浸润剂固体总量的0.1～1％，可以有效避免负面影响，提高润滑效果，提高表面质量。

6、本发明采用的聚醋酸乙烯酯乳液和环氧乳液的比例，可以避免纱线变硬，有利于提高玻璃纤维的浸透速度。进一步地，采用聚醋酸乙烯酯乳液使用速溶型醋酸乙烯和交联型醋酸乙烯两种乳液进行复配，可满足浸润剂的涂覆要求。

7、本发明采用酸作为pH值调节剂，可选用冰醋酸、柠檬酸、硼酸中的一种或多种，主要起调节浸润剂pH值的作用。pH值调节剂的固体质量占浸润剂固体总质量的0.1～0.5％。浸润剂中偶联剂的水解与分散需要在一定的pH环境下，为了满足分散要求，本发明的浸润剂需控制为偏酸性环境，其pH值为3～6。

8、本发明中的水主要起到分散浸润剂中各组分的作用，浸润剂的固体质量占浸润剂总质量的8～12％，剩余质量则为水，优选为去离子水。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种用于生产高表面质量SMC用玻璃纤维的浸润剂，其特征在于，包括PH值调节剂、偶联剂、润滑剂、聚醋酸乙烯酯乳液、环氧乳液、聚氨酯乳液、抗静电剂以及去离子水，浸润剂的固定质量占浸润剂的总质量的8～12％，余量为水，其中，所述浸润剂中各组分的固体质量占浸润剂固体总质量的百分比如下：

2.根据权利要求1所述的一种用于生产高表面质量SMC用玻璃纤维的浸润剂，其特征在于，所述水包括PH值调节剂、偶联剂、润滑剂、聚醋酸乙烯酯乳液、环氧乳液、聚氨酯乳液、抗静电剂自身带的水以及所述去离子水，所述去离子水占浸润剂质量的80～85％。

3.根据权利要求1所述的一种用于生产高表面质量SMC用玻璃纤维的浸润剂，其特征在于，所述偶联剂包括偶联剂A和偶联剂B中的一种或者两种组合，偶联剂A为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，偶联剂B为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷；所述偶联剂A和偶联剂B同时使用时，其质量比为7:1～1:1。

4.根据权利要求1所述的一种用于生产高表面质量SMC用玻璃纤维的浸润剂，其特征在于，所述润滑剂包括润滑剂A和润滑剂B中的一种或者两种组合，所述润滑剂A为硅氧烷类润滑剂，所述润滑剂B为聚乙二醇非离子表面活性剂，所述润滑剂A和润滑剂B同时使用时，其质量比为1:1～1:4。

5.根据权利要求1所述的一种用于生产高表面质量SMC用玻璃纤维的浸润剂，其特征在于，所述聚醋酸乙烯酯乳液使用速溶型醋酸乙烯和交联型醋酸乙烯两种乳液进行复配，其中速溶型醋酸乙烯和交联型醋酸乙烯的质量比为2:5。

6.根据权利要求1所述的一种用于生产高表面质量SMC用玻璃纤维的浸润剂，其特征在于，所述环氧乳液为环氧当量在500～800，双酚A改性环氧乳液。

7.根据权利要求1所述的一种用于生产高表面质量SMC用玻璃纤维的浸润剂，其特征在于，所述聚氨酯乳液为线性聚酯类型乳液。

8.根据权利要求1所述的一种用于生产高表面质量SMC用玻璃纤维的浸润剂，其特征在于，所述PH值调节剂为冰醋酸、柠檬酸、硼酸中的一种。

9.根据权利要求1所述的一种用于生产高表面质量SMC用玻璃纤维的浸润剂，其特征在于，所述抗静电剂为阳离子季铵盐类化合物、氯化锂或者硝酸锂中的一种。

10.根据权利要求1所述的一种用于生产高表面质量SMC用玻璃纤维的浸润剂，其特征在于，所述PH值调节剂调节浸润剂的PH范围为3-6。